鱼粉中鱼油浸提的工艺优化研究

刘淑君，娄永江

（宁波大学海洋学院食品工程，浙江宁波315211）

鱼粉作为优质的动物性蛋白原料，在我国的需求逐年攀升。我国近十年鱼粉的平均进口量约100×104t，是世界最大的鱼粉消费国[1]。鱼粉作为一种重要的动物性饲料，其中蛋白含量的多少很大程度决定了该鱼粉的质量[2-3]。国内鱼粉蛋白质含量与进口鱼粉相比而言普遍偏低[4]，这不仅影响了鱼粉的价格，更影响了它的品质。本文从提高国内鱼粉的竞争力角度出发，将生产工艺为鱼经过蒸煮机熟化后鱼肉和水一起直接进入烘干机烘干[5]得到全脂鱼粉，用有机溶剂浸提法[6]脱除其中的油脂，间接提高了鱼粉中蛋白质的含量，使得鱼粉品质达到了特级品的要求[7]，同时对得到的鱼油可以进一步精炼利用。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

鱼粉 取自浙江宁波石浦某公司；正己烷、石油醚（沸点60℃）、二氯甲烷、乙酸乙酯、甲基叔丁基醚及其他试剂 均为分析纯。

SZF-06C脂肪测定仪 上海洪纪仪器有限公司；RE-52旋转蒸发器 上海亚荣生化仪器厂；DHG-907AS电热恒温鼓风干燥箱 宁波江南仪器厂。

1.2 实验方法

1.2.1 鱼粉粗蛋白质测定 按GB/T 24318-2009[8]中规定的方法执行。

1.2.2 鱼粉粗脂肪测定 按GB/T 6433-2006[9]中规定的方法执行。有机溶剂采用旋转蒸发的方式来回收[10-11]，实现循环利用。

鱼油得率（%）=提取鱼油质量（g）/原料质量（g）×100。

鱼油提取率（%）=鱼粉中提取的鱼油质量（g）/鱼粉中粗脂肪的总质量（g）×100。

1.2.3 鱼粉水分测定 按GB/T 6435-2006[12]中规定的方法执行。

1.2.4 鱼粉粗灰分测定 按GB/T 6438-2007[13]中规定的方法执行。

1.2.5 鱼粉的干燥 浸提后的鱼粉放入鼓风干燥箱脱溶烘干。测定其中粗蛋白质的含量。

1.2.6 单因素实验 按照1.2.2中的方法，分别以浸提时间、浸提温度和浸提溶剂3个因素作单因素实验。

1.2.7 响应面实验设计[14]根据单因素实验结果，设计3因素3水平的响应曲面实验，其因素水平编码见表1。

1.3 数据处理

采用Design-Expert 7.0 Trial软件对数据进行处理分析。

2 结果与分析

2.1 鱼粉中主要成分的含量测定

经分析鱼粉的主要成分含量结果如表2所示。参考GB/T 19164-2003，可知该鱼粉未达到一级品的标准[7]，而且粗脂肪含量明显偏高。鱼粉中的粗脂肪含量偏高，会造成不良后果。粗脂肪中的不饱和脂肪酸易被空气氧化或水解，使得鱼粉酸败或产生异味，降低鱼粉品质[15]，因而脂肪是一种高附加值的成分[16-17]。所以，将鱼粉中的脂肪浸提出来，不仅可以提高鱼粉中蛋白质的含量，还可以进一步对浸提出的脂肪加以利用。

2.2 鱼油提取的单因素实验研究

2.2.1 浸提溶剂对鱼油得率的影响 分别选用甲基叔丁基醚、正己烷、石油醚、二氯甲烷以及乙酸乙酯为浸提溶剂，以有机溶剂各自的沸点+5℃为浸提温度，浸提完全的情况下比较不同有机溶剂对鱼油得率的影响，结果见表3。在不同溶剂的浸提下鱼油得率的排序为：石油醚＞正己烷＞乙酸乙酯＞甲基叔丁基醚＞二氯甲烷。

2.2.2 浸提时间对鱼油得率的影响 以石油醚为浸提溶剂，65℃下浸提，得到不同时间下的鱼油得率，结果见表4。对数据进行两两之间的单因素方差分析得出，延长时间有利于鱼粉中鱼油的浸出。但在浸提溶剂和温度一定的情况下，过长的浸提时间不利于能源的节约，鱼油的浸出量增加较缓慢。2.5h的鱼油得率和3.5h的差异不显著，所以最佳浸提时间选择2.5h。

2.2.3 浸提温度对鱼油得率的影响 以石油醚为浸提溶剂，浸提2.5h，由表5可看出，65℃时鱼油得率较高，此时，溶剂的回流达到一个较好的状态。继续升高温度，鱼油的得率减少。

2.3 响应面分析实验结果

根据单因素实验，以浸提时间、浸提溶剂和浸提温度3个因素为自变量，以鱼油得率为因变量，采用响应面实验对浸提工艺进行优化，根据响应面中心组合设计理论，给每个因素选择了合适的3个水平。

2.3.1 鱼粉响应面分析方案及结果 鱼粉响应面分析实验设计及结果见表6，方差分析见表7。利用Design-Expert软件中的Box-Benhnken Design选项对上表数据进行二次多元回归拟合，得到鱼粉中鱼油得率的预测值Y对编码因素A、B、C的二次多项回归方程：Y=17.91+1.57A+0.15B-0.18C-1.30B2-1.54C2。

从表7方差分析可以看出，模型显著性检验p=0.0021＜0.01，表明模型整体极显著。失拟项p=0.2131＞0.05，无失拟因素存在，表明该回归模型与实际测量值能够较好的拟合，可用此模型对鱼粉中鱼油的浸提效果进行分析和预测[17]。一次项A、二次项B2、C2均表现极显著（p＜0.01），表明各因素对响应值的影响不是简单的线性关系，二次项B2、C2对响应值影响很大，交互项影响较小。

2.3.2 鱼粉响应面分析 根据回归方程，得到图1响应面图，此图是响应值鱼油得率Y对应自变量A、B、C构成的三维空间图，其中每个响应面代表2个变量间的相互作用，此时第3个变量为恒定值即零水平值。从图1中可见，浸提温度与浸提时间、浸提溶剂与浸提时间的交互作用对响应值的影响不显著；在浸提时间一定时，浸提温度与浸提溶剂的交互作用与得率呈较为平缓的抛物线关系，颜色变化也不明显，从等高线接近圆形可看出，两因素的交互作用对鱼油得率影响不显著[18]。从影响程度来说，浸提时间对鱼油得率的影响最大，表现为曲线相对较陡；浸提溶剂对鱼油得率的影响相对较小，表现为随着浸提溶剂的改变，响应值变化相对较小。3个因素对鱼油得率的影响大小依次为浸提时间＞浸提温度＞浸提溶剂。当浸提时间或浸提溶剂一定时，鱼油得率随着浸提温度的升高先增后减，说明温度太高，不利于鱼油的浸提。可能的原因是60～65℃时，温度的升高有利于石油醚的挥发；当温度为65～70℃时，反应体系中各个指标稳定，不会随着温度升高产生明显变化，所以鱼油得率不会继续增加，而且此时反应体系中杂质的增多会阻碍鱼油的浸出，造成鱼油得率增速变缓。鱼油得率随着时间延长有显著的增加。浸提溶剂为石油醚时，鱼油得率较大。

2.3.3 鱼粉浸提参数的优化与验证 为进一步确认浸提工艺的最优条件，根据软件对拟合的回归方程进行优化，得到鱼粉的最优浸提条件的参数分别为：溶剂为石油醚，温度为64.4℃，时间为3.5h，在此条件下，鱼油得率为19.5%±0.028%。用此最优提取条件进行验证，考虑到实际可操作性，选择溶剂为石油醚，温度为64℃，浸提时间为3.5h，得到鱼粉中鱼油得率为19.4%±0.874%，与理论值较为接近，此时鱼油的提取率高达95.6%，表明此二次回归模型对优化鱼粉鱼油的浸提是可行的。而鱼粉中蛋白的含量变为68.0%±0.251%，达到国标[6]中特级品的要求。

3 结论

本实验先运用单因素实验确定了温度、时间、溶剂是影响鱼粉中鱼油得率的主要因素，并且确定了各个因素的合适水平；然后通过响应面中的Box-Benhnken Design法建立了二次回归模型，再利用统计学方法对该模型进行方差检验，优化了各个因素的水平。根据该模型得出了鱼粉浸提鱼油的最优条件：溶剂为石油醚，温度为64℃，时间为3.5h，在此条件下，鱼油得率为19.4%±0.874%；此时鱼油的提取率达到了95.6%。同时，用该模型得到的预测值和实际值也比较接近，说明回归方程能够较真实的反映各个因素的影响。因此用响应面对鱼粉中鱼油浸提条件的优化是可行的。

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